宗秋刚教授团队研究成果被国际地学领域顶级期刊选为封面文章

近日,我所宗秋刚教授团队与美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校张慧教授团队合作发表的题为“Global ULF waves generated by a hot flow anomaly”的研究论文被国际地学领域顶级期刊《地球物理研究通讯》(Geophysical Research Letters)选为封面文章(第44卷第11期)。该研究揭示了太阳风热流异常事件激发地球磁层全球性超低频波动的激发机制。

太阳风中存在间断面结构,表现为在间断面两侧磁场值和等离子体参数的明显越变。切向间断面随太阳风运动并与地球磁层外的弓形激波相互作用,捕获从弓形激波发射的太阳风高能粒子。入射太阳风高能粒子与捕获的反射高能粒子相互作用,形成了太阳风热流异常事件。太阳风热流异常事件表现为热化的等离子体结构,通常有2到3个地球半径大小,内部温度明显高于背景太阳风流。热化的等离子体结构膨胀形成一个低密度的内核,使得总压强小于弓形激波内的总压强,引起地球磁层向外膨胀、扰动磁层,并在磁层内激发超低频波动。磁层中的超低频波动被学界认为与地球辐射带的动态过程有着密不可分的联系——超低频波可以通过波-粒相互作用实现对辐射带粒子的加速,进而影响空间天气。

研究团队根据Cluster卫星数据,在地球弓形激波外观测到一个尺度达5个地球半径的巨型太阳风热流异常事件。研究通过位于磁层内的THEMIS卫星和同步轨道上的GOES卫星,以及分布于美国阿拉斯加、加拿大和日本的地面地磁台站的联合观测,确定了由此巨型太阳风热流异常事件所激发的全球性超低频波动。此研究极大地拓展了人们对于太阳风热流异常事件激发磁层内超低频波的理解,为地球磁层内超低频波动的激发机制提供了一个重要的激发源,对辐射带粒子的加速机制以及理解辐射带的物理过程、预测空间天气有着重要的意义。

地空学院博士研究生赵亮亮为论文第一作者,宗秋刚教授为通讯作者。此项研究工作的完成得益于宗秋刚教授团队和张慧教授团队的通力合作。该研究获得了中国国家自然科学基金会(NSFC)和美国国家科学基金会(NSF)的支持。